JPS609075B2 - 燃料ガスの製造方法 - Google Patents

燃料ガスの製造方法

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JPS609075B2
JPS609075B2 JP10116275A JP10116275A JPS609075B2 JP S609075 B2 JPS609075 B2 JP S609075B2 JP 10116275 A JP10116275 A JP 10116275A JP 10116275 A JP10116275 A JP 10116275A JP S609075 B2 JPS609075 B2 JP S609075B2
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coal
tank
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gas
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恒雄 宮下
彰一郎 大関
利夫 名雪
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JFE Engineering Corp
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Nippon Kokan Ltd
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料ガスの製造方法に係り、特に石炭と重質油
を主原料として比較的高カロリーの燃料ガスを製造する
方法に関するものである。
従来石炭を原料としこれをガス化して燃料ガスを製造す
る代表的なプロセスとして、酸素と水蒸気を用いる部分
酸化方式があり、この例としてルルギ加圧ガス化法、B
Iガスプロセス、シインセン法(SYNTHANE)、
コツパーズ・トツチェツク法(Koppers・Too
ek)などがあげられる。
前記ルルギ加圧法は、炉の中に非粘給炭を装入して3の
気圧程度の加圧下で酸素と水蒸気を吹込んで燃料ガスを
製造し、コータスの灰分はクリンカーとして固体のまま
取出す方法である。又前記B、1ガスプロセスやコツパ
ーズ・トツチェック法は、微粉炭を酸素と水蒸気と共に
ジェット噴流にして炉内に吹込みガス化する方法である
更に前記シィンセン法は、石炭を酸素及び水蒸気と共に
反応させていったんチャーを製造し、このチャーを酸素
と水蒸気とでガス化する方法である。
これらの他に、高圧下で水素により石炭を水添分解する
プロセスや、非粘結炭あるいは半成コークスをスラグタ
ップ式ガス化炉で酸素と水蒸気によってガス化させ、溶
融スラグとして石炭灰分を取り出す技術などもある。
又一方燃料ガス生成の原料として車質油、特にアスファ
ルトを使用したガス化技術としては例えば宇部方式のよ
うに流動帯中にアルミナなどの小粒を装入し、これを熱
媒体として童質油と共に水蒸気や酸素を吹込んでガス化
したり、水素を用いて加圧下で水添分解する方式などが
ある。
以上に述べたこれらの方式は、いづれにしても石炭ある
いは重質油の炭化水素を下記式‘1}のような反応によ
って部分酸化する方式である。
CmHn+〇2十&。
一C。十C。2十日2十日20......(1)しか
しながら前記部分酸化方式による石炭あるいは車質油の
ガス化法で生成されるガスは、いずれも低カロリーのガ
スであり、適切な処理例えば炭酸ガスや水蒸気の分離及
び脱硫メタネーションなどを行って7000〜1000
0カロリー前後のガスを製造しているのが現状である。
又前記部分酸化方式のうち前記ルルギ加圧化法では非粘
結炭や半成コークスを用いて石炭の融着を防いであり、
更に前記他の各方法においてもそれぞれ徴粉炭を水蒸気
で吹込むか、粒径をそろえて流動化を計っているため使
用炭種が限定される。
上述のようなことから、前記部分酸化方式を適用して石
炭のガス化を行なうに際して、粘結質の石炭からチャ−
まで中広い範囲にわたってしかも粘度上の制約ないこ完
全ガス化し得るプロセスの開発が各方面から強く要望さ
れている。
そこで前記各石炭の完全ガス化を行う上での各問題点を
整理すると次の通りである。
すなわち【1’石炭の性状による制約を受けないこと、
■ 石炭の粒子径による制約を受けないこと、【3’灰
分を容易に除去できること、【41 石炭同志の融着を
起さないこと、‘5} 高カロリーのガスが得られるこ
と、などがあげられる。
前記各例示した各石炭ガス化プロセスにおいては、これ
らの各問題点を克腹するために、前記のように原料炭を
事前に半成コークスにしたり、チャー化したり、あるい
は粒度の整った徴粉に加工するなどの前処理を必要とし
、更に生成したガスの発熱量を高めるためにメタネーシ
ョンなどの事後処理をも必要とするなどの多くの欠陥が
あった。
これに鑑み本発明は、前記各従来のプロセスのように多
くの時間や費用を要する前処理工程や後処理工程を必要
とせず、比較的高いカロリーの燃料ガスを製造し得る極
めて有効適切な燃料ガスの製造方法を提供することを目
的とするものである。
本発明の要点を簡単に説明すると、所要形状に形成した
流動帯と移動帯とを組み合せた装置によって、石炭と重
質油とを原料として石炭の融着によるトラブルを回避し
つつ石炭およびアスファルトなどの車質油を完全にガス
化して、比較的高力oリーの燃料ガスを製造するように
したことである。
以下図面を参照しつつ本発明に係る燃料ガスの製造方法
を実施するに必要な炉本体について説明すると次の通り
である。
第1図に示す炉本体Eは、流動槽Aの下部に移動槽Bを
一体的に連接して構成されている。
この流動槽Aは、その直径と高さとの比を1.5〜20
とした略逆テーパー円筒状に形成されており、頂部に生
成燃料ガスをデリバリーするガス出□ーが設けられてい
る。2は石炭供給部で、前記流動槽Aの上部テーパ一部
aの周囲に適宜間隔をおいて複数筒設けられ、その各内
部に石炭フィダー3が装着されており、この各石炭フィ
ダー3をそれぞれ駆動することによって前記流動槽A内
に所要量の原料石炭bを自動的に供給するものである。
4は吹込孔で、前記流動槽Aと移動槽Bとの連接部5の
周囲に適宜間隔をおいて複数筒穿談されており、この各
吹込孔4から炉本体B内に所要量のアスファルト又は重
貿油と水蒸気とを吹込み得るように成っている。
前記移動槽Bは、内径を前記流動槽Aの約1.4倍前後
とし、上下部をやや狭窄した略円筒状に形成され、その
下部にスラグ貯溜部6を設けて構成されている。
7は羽口で、前記スラグ貯溜部6の上部周囲に適宜間隔
をおいて複数筒穿設され、この各羽口7から子熱された
空気と酸素とを吹込んで、炉本体E内の各原料を燃焼す
るようになっている。
8はスラグ取出口で、前記スラグ貯溜部6の所要位置に
穿設され、ここから必要に応じてスラグ貯溜部6内にた
まったスラグCを外部に排出するものである。
次に前記説明した炉本体Eを使用して本発明を実施する
際における炉本体E内の燃料ガス生成のメカニズムを説
明する。
流動槽A内の流動帯A′における石炭粒子の流動化と、
移動槽B内の移動帯B′への下降については、下記流動
化開始速度の理論式(2}を用いて説明することができ
る。
UM:g亨諸p2‐pS−pF‐;7………■山FUm
f:流動化開始速度(m/sec) g:重力加速度 9.8(肌/sec) 心:形状係数 0.65 0p:粒子径(肌) ps:石炭粒子の密度 1500〜2000(k9/従
)pF:流体の密度 1.3(kg/の)仏F:動粘性
係数 2〜1.0 F(ご):空間率関数(運転条件により定まり、通常0
.6〜0.7の値をとる。
)ご:流動槽内の石炭の空隙率 前記【2)式において装入物の最4・粒径を最大粒径の
比があまり(例えば20より)大きくなければ、全装入
粒子はそれぞれの粒蓬の2剰に対応するガス流速の近辺
で流動化する。
一方流動槽A内の流動帯A′はガス量、温度に大きな差
がないからガス流速は半径の2剰に反比例して流動帯下
部から帯上部に分布している。
以上の結果から各粒子はその流動化開始速度の近辺にお
いて滞留することになるが、石炭中の粘絹分又は童質油
が分解して生成するピッチ分を媒体として相互に付着し
、又は重質油から生成されるススの付着などによって粒
径が大きくなって流動槽Aの流動帯A′最下部又は直接
移動槽8の移動帯B′へ降下する。一方、下の移動帯B
′は時々刻々そのレベルが降下するが、その結果生じた
空間は中段の吹込孔4の下部にあるため、流動化に対し
てはデッドスペースとなり必然的に石炭粒子が次積して
くる。
移動帯B′の下部羽□7においては、1450〜150
0℃に子熱されたチャー分が空気と富化酸素あるいは更
に添加された水蒸気(比0)によって、前記【11式に
示すように燃焼して、一酸化炭素(CO)と炭酸ガス(
C02)と水素(比)と水蒸気(日20)になる。本発
明に係る方法ではスラグタップ炉などと同様にシャフト
部の子熱コークス中をガスが通過するために炭酸ガス(
C02)や水蒸気(日20)は完全に消失する。
更にスラグタップ炉や還元ガスの製造炉では、シャフト
炉での石炭の粘着を防止するために、炉外で半成コーク
ス化するか、始めから粘着炭を使用しない必要があるが
、本法では石炭が流動帯A′内で600qo近くまで子
熱されてチャー化されるので、これが不必要である。
本発明において、流動槽Aと移動槽Bの中間の吹込孔4
から車質油を吹込んでガス化するに際し、ガス化率が大
きくかつ分解生成したガスの発熱量ができるだけ大きく
なるように運転条件を定めこの運動条件を定める資料と
して、第2図にA重油のガス化率に及ぼす温度の影響を
表すグラフを示すが、ガス化率を高くするだけならば7
40〜810qoの範囲内で操業すればよい。
しかし、本法では、発熱量が大きく、かつ、ガス化率を
そう低下させないで済む、これより若干低い720〜7
30午0近辺で操業する。これによって重油から発生す
るガスの発熱量は第3図に示すように、11000Kc
al/Nめ以上となり全体のガススのカロリーアップに
寄与する。尚常圧(又は減圧)缶残油の熱分解ガス収率
は40〜50%であり、未燃物はピッチ分に富んでいる
つぎにこの発明を実施例により具体的に説明する。
実施例 1 平均粒度5側少の弱粘結炭を155夕/minの割合で
炉本体Eの石炭供給部2から装入する一方、移動槽Bの
羽□7から、組成02:80%、N2:20%からなる
低純酸素を500Nと/mjnの割合で吹き込むと共に
、水蒸気(270oo、7k9/肌G)を372夕/m
jnの割合で吹き込み、さらに流動槽Aと移動槽Bの連
接部5に設けた吹込孔4から、A重油を1500夕/m
in、水蒸気を180タ′minの割合でそれぞれ吹き
込んだ。
この結果、前記流動槽A内で約9900Kcal/Nで
の燃料ガスが1302そ/minの割合で生成され、こ
れに前記移動槽B内で生成された2758Kcal′N
〆のガスが1905そ/minの割合で加わって、炉頂
からは、5700Kcal′Nあの発熱量を持つガスが
3206そ/minの発生割合で得られた。
実施例 2 平均粒度5柳ぐの弱粘結炭を50夕/minの割合でで
炉本体Eの石炭供給部2から装入する一方、移動槽Bの
羽□7から、酸素を90と/minの割合で熱風に混合
して酸素含有量を40%とした温度1000qoの富化
空気を47.5〆/minの割合で吹き込むと共に、水
蒸気(熱風と混合)を29.4夕/minの割合で吹き
込み、さらに、流動槽Aと移動槽Bの連接部5に設けた
吹込孔4から、組成C:86%、日2:13%をもった
温度200qoのA重油と、温度27000の水蒸気と
、酸素とをそれぞれ80夕/min、15夕/min、
および1そ′minの割合で吹込んだ。
この結果温度・・・・…・・72び0 組成・・・・・・・・・CO:37%、C02:200
0、日2:26.0%、日20:0.9%、CH2:8
.1%、C2瓜:2.8%、C2日:6.0%、N2:
17.0%発熱量・・・・・・・・・4040Kcal
/Nのをもった燃料ガスが20タ′minの発生割合で
得られた。
前記のように本発明に係る方法によれば6000〜70
00Kcal/Nあの発熱量を持つ燃料ガスを生成する
ことができる。又車質油のガス化において、従来の例え
ば前記宇部法の場合は、車質油の分解によって生成され
るススを耐火物粒子に付着せしめて取出し、これを酸化
室で燃焼させると云う後処理手段が必要であるが、本発
明によれば、流動帯A′内の石炭粒子がススの担体とな
り移動帯B′を経て、自動的に羽□先で燃焼するので、
前記従来法のように後処理手段を必要としない。又揮発
分の多い流動槽A内の流動帯A′を帯蟹中に500oo
以上に加熱されてその揮発分を矢ない、粘着炭は流動帯
A′で同じく加熱中に、又は移動槽B内の移動帯B′上
部で荷動が加わらないうちに、その流動上限温度を越え
てしまい〜移動帯B′の大半はチャー化した石炭によっ
て占められ、このために従来のスラグタッ・プ炉と異な
り高揮発分炭や粘着炭なども含めた広い範囲の石炭をそ
の原料として使用できるものである。
本発明は前記のように、石炭の種別による制約も、粒子
径による制約も受けることなく、極めて簡単な構造の炉
本体で石炭のガス化を行なうことができるのは勿論、同
時に需給バランス上充分余裕のある車質油も同一設備で
ガス化して、生成される燃料ガスの発熱量を高めること
ができる等その効果は極めて大きい。
尚本発明において前記流動槽Aの断面積を移動槽Bの1
/2以下とすれば、発生気体流速を著しく増加せしめて
容易に石炭粒子の流動化を維持することができ、又前記
流動槽Aの形状を逆向きのテーパ−状に形成しておけば
、上部へゆく程ガス流速を遅くでき、従って小径粒子も
その流動化開始速度に対応する流速の区域に帯留し、こ
の間に粘着力のある粒子を媒体として粗大化して下部に
容易に移行せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る燃料ガスの製造方法を実施するに
必要な炉本体の実施例を示す一部断面したものの説明図
、第2図はA重油のガス化率に及ぼす温度の影響を示す
グラフ、第3図は車質油分解ガスの発熱量に及ぼす温度
の影響を示すグラフである。 1…・・・ガス出口、E・…・・炉本体、2・…・・石
炭供給部、A・・…・流動槽、3…・・・石炭フィダ−
、B・・・…移動槽、4・・・・・・吹込孔、a・・・
・・・流動槽の上部テーパ一部、5…・・・連接部、b
・・…・原料石炭、6・・・…スラグ貯溜部、c……ス
ラグ、7……羽□、A′・…・・流動帯、8…・・・ス
ラグ取出口、B′……移動帯。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 移動槽上に設ける流動槽を逆テーパー円筒状とする
    ことによって、前記流動槽内を上に流れる燃料ガスの流
    速を前記流動槽の上にいく程小さくして、前記流動槽の
    上部から装入される石炭を、前記石炭の粒子が小さいも
    の程前記流動槽の上に滞留するようにして流動化する一
    方、前記流動槽と移動槽との連結部から重質油と水蒸気
    とを吹込んで、前記重質油を分解してガス化すると共に
    前記石炭を分解してチヤー化しながら、前記石炭および
    重質油の分解によって生成したピツチ等の粘着物により
    前記石炭を粗大化することによって前記流動槽から前記
    移動槽へ降下させ、そして前記移動槽の下部から燃焼用
    空気を吹込んで、前記移動槽に降下した石炭を分解して
    ガス化することを特徴とする、燃料ガスの製造方法。
JP10116275A 1975-08-22 1975-08-22 燃料ガスの製造方法 Expired JPS609075B2 (ja)

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